物质的演化从宇宙大爆炸到现代地球

Ｉｇｏｒ　Ｔｏｌｓｔｉｋｈｉｎ等

宇宙化学和地球化学在上一个20年里虽然已经取得了飞跃发展，但分支学科的细化使得研究在越来越深入的同时也变得越来越分散。许多研究论文不可避免地专注于某一分支的问题，而很少与主题相关的其它分支的工作有关联。本书由Tolstikhin博士和Kramers博士撰写，其难度介于教科书和专著之间，作者在阐述相关科学问题时，试图将专著的深度和教科书的广度完美地结合起来。

为此，作者把重点放在了同位素资料上。一个原因在于相对同位素丰度是同位素产生和比率变化过程的“指纹”。有些元素的同位素组成可作为“恒星温度计”或者“恒星放射量测定器”，强化元素产生的“亲密”特征。在很多情况下，母体和子体同位素间的关系可以把事件产生的时间封闭起来，这对于物质的演化是最重要的，而且在大多数情况下，同位素丰度要比元素丰度更少受干扰。因此它们是早期事件强有力的示踪者。一旦同位素丰度比发生变化，它们的行为遵循简单的自然法则，产生的同位素组成变化能帮助我们理解基本的化学和物理过程。另一个原因是在文献中有巨量的高质量同位素数据，整合起来就能“说出”一个迷人的令人信服的故事。

这本书由四个部分组成。第一部分解决核合成的原理和星体的演化问题，特别是核合成活动事件以及能被新生星体和太阳系接纳的星际空间物质形式等问题。第二部分使用数据和模型描述了太阳系从最初圆盘状的气体和尘埃通过凝聚、蒸发、再凝聚和融化过程演化到到星子(planetesimal，例如球粒状陨石和无球粒陨石母体)的早期过程。第三部分涉及行星的吸积(accretion)和地球一月亮系统。第四部分评述了现代地球动力学和地球化学，也阐述了可利用的构成有关地球历史的“硬数据”(hard data)，例如同位素和地球化学方面的数据。这些数据包括最古老的陆地(由岩屑形成的)锆石Hf同位素数据和它们的解译等。

该书解释了宇宙中的物质是怎样在宇宙大爆炸的几分钟内从轻元素的原始产物中产生，又怎样在随后的恒星过程中不断以轻元素为基础创造重元素的发展历程。描述了星际物质的演化以及它们在行星吸积(accretion)和地球历史期间的差异。与其它地球化学书籍不同的是，这本书按照物质的化学演化历史，演示了物质在时间和空间上的联系，也给出了天体物理过程和行星过程中宇宙化学和地球化学间的紧密联系。

总之，该书根据化学组成和同位素组成追踪溯源到宇宙的起源，给我们展现了一个完整世界的图画。在这个图画里面，主要过程是用较多的数据表和简要方程进行描绘的，比较令人信服；本书使用的术语表和超过900篇的参考文献，也方便了各专业读者的理解接受，并为进一步研究提供了资料来源。Igor Tolstikhin，1966年被圣彼得堡矿业研究所(St.Petersburg Mining Institute)授予地球化学博士学位，1975年被莫斯科维尔纳茨基研究所(Vernadsky Institute，Moscow)授予理学博士学位。他目前是空间研究所(Space Research Institue)和科拉科学中心(Kola Scientific Center)地质研究所的高级研究员，这两个研究所属于俄罗斯科学院。他的研究包括惰性气体、放射性同位素地球化学、同位素水文学和地球化学模拟。全对流地幔的化学地球模型是他最新的研究成果之一。Jan Kramers，1973年被瑞士波尔尼大学(University 0fBerne)授予博士学位，在重回波尔尼大学之前先后在南非(South Africa)、英国和津巴布韦工作。他现在是波尔尼大学地质科学研究所的地球化学教授。他的研究领域包括地幔地球化学(金伯利岩，金刚石)、太古代大陆壳的起源、全球放射性同位素分类法和地球大气圈的早期演化，最近他的兴趣在使用洞穴沉积物(如钟乳石)研究古气候。

这本书对研究地球、太阳系以至于宇宙化学演化的科研工作者和高年级大学生将是一本有价值的参考书。